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WEIGHT FALL BUFFER IN RIGIDOMETER OF GROUND

Patent code P07A011202
File No. /NO33324
Posted date Nov 2, 2007
Application number P2003-027807
Publication number P2004-239701A
Patent number P3987441
Date of filing Feb 5, 2003
Date of publication of application Aug 26, 2004
Date of registration Jul 20, 2007
Inventor
  • (In Japanese)上浦 正樹
  • (In Japanese)関根 悦夫
  • (In Japanese)岡野 晴樹
  • (In Japanese)藤生 高弘
Applicant
  • (In Japanese)(株)東京測器研究所
  • (In Japanese)(財)鉄道総合技術研究所
Title WEIGHT FALL BUFFER IN RIGIDOMETER OF GROUND
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable coping with rigid ground in a wide range without exchanging shock absorbing material and further improve measurement precision, in an apparatus for measuring rigidity of a ground based on reaction force from the ground and displacement of the ground to the impact force which is generated by dropping a weight 3 and transmitted to the ground A through the shock absorbing material.

SOLUTION: A compound coil spring 19 having a plurality of upper and lower coils different in spring rate is used as the shock absorbing material. On a substrate of low rigidity, a reaction force waveform which is ready in buffering action of the coil of small spring rate can be obtained. Also on a ground of high rigidity, a reaction force waveform which is ready in buffering action of a coil of large spring rate can be obtained.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)地盤の剛性を測定する方法としては、古くから平板載荷試験といわれる方法が知られている。これは、地盤上に置かれる直径30cmの円形載荷板に荷重を与え、荷重の大きさと載荷板(地盤)の変位との関係から地盤の剛性を測定する方法であり、地盤の剛性を評価する値として、荷重強さ(載荷荷重を載荷板の面積で除した値)~変位曲線から得た変位0.125cmの時の荷重強さを0.125cmで除して得られる値(K値)を求めている。然し、平板載荷試験では、載荷板に与える荷重の反力を受ける重機等の大きな反力装置が必要で、試験時間も数時間を要する。そこで、重錘落下式の剛性測定装置を用いて地盤の剛性をより簡便に測定することも従来行われている。この剛性測定装置は、地盤に載荷板を介して載置される荷重計上に重錘を落下させて、重錘による衝撃力を荷重計と載荷板とを介して地盤に伝達し、この衝撃力に対する地盤からの反力を荷重計で検出すると共に、変位検出手段で地盤の変位を検出するように構成されている。そして、地盤の剛性を評価するK値として、平板載荷試験と同様に、地盤変位が所定値である時の荷重強さ(荷重計による地盤反力の計測値を載荷板の面積で除した値)を前記所定値で除した値を求めている。また、重錘落下式の剛性測定装置では、急激な衝撃によるデータ波形の乱れや衝撃力によるバウンド等で地盤反力の計測値がばらつくことを防止するため、衝撃力の伝達経路に緩衝材を配置し、地盤に重錘の衝撃力が緩衝材で緩衝されつつ伝達されるようにしている。そして、従来は、緩衝材としてゴム材を用いている。ここで、地盤反力は、緩衝材による緩衝作用の影響で山形の波形を描くようにして変化し、この波形のピーク値を地盤反力の計測値として上記K値を求めている。この場合、測定条件を整えるには、各種剛性の地盤において反力波形の立ち上がり開始からピークまでの時間(ピーク時間)が所定範囲に収まるようにし、更に、緩衝材が線形変形域(弾性域)で緩衝作用を営んでいる状態でピークに達するようにすることが望まれる。然し、ゴム材の変形特性は基本的に非線形であって、弾性域が狭いため、地盤の剛性に応じて頻繁にゴム材を取り換えることが必要になり、更に、同質、同形状のゴム材であっても、個々のゴム材で特性に差を生じ、得られるデータがばらつきやすく、非常に扱いにくいものであった。また、地盤の剛性測定は屋外で行うのが殆どであるが、ゴム材は気温の影響を受けやすいため、気温によってデータがばらつくことがあり、更に、ゴム材は比較的早い段階から経年劣化を生じ、耐久性の面でも問題があった。そこで、上記の問題を解消するために、弾性域が広く、気温の影響も受けにくく、耐久性にも優れたコイルばねを緩衝材として用いることが考えられている。然し、道路や軌道等の施工現場では、地盤の剛性が場所毎に大きく異なるため、コイルばねの弾性域をもってしても対応できず、ゴム材ほどではないにしろ、地盤状況に応じてばね定数の異なるコイルばねに取り換えざるを得なくなる。即ち、地盤反力が大きくなる高剛性の地盤ではばね定数の大きなコイルばねを用い、地盤反力が小さくなる低剛性の地盤ではばね定数の小さなコイルばねを用いることが必要になる。また、本願発明者は、地盤に伝達される衝撃力を当初は低く抑えて、地盤を安定させることがより正確なデータを得るために有効であることを知見するに至った。なお、本出願に関連する先行技術文献としては例えば次のようなものがある。
【特許文献】特許第2506282号
Field of industrial application (In Japanese)本発明は、道路や軌道等の地盤の剛性を測定する装置に関し、特に、重錘を落下させ、その衝撃力を利用して地盤の剛性を測定する重錘落下式の剛性測定装置における重錘落下緩衝装置に関する。
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  重錘を落下させ、該重錘による衝撃力を緩衝材を介して地盤に伝達して、この衝撃力に対する地盤からの反力と地盤の変位とに基づいて地盤の剛性を測定する装置において、 前記緩衝材として、ばね定数の異なる上下複数のコイル部分を有する複合コイルばねを用い、複合コイルばねは、低剛性の地盤の測定に適したコイル部分と、該低剛性の地盤よりも高剛性の地盤の測定に適したコイル部分との少なくとも2つのコイル部分を有し、その2つのコイル部分の相互作用によって高剛性の地盤から低剛性の地盤まで広範囲の剛性の地盤の剛性測定を可能としたことを特徴とする地盤の剛性測定装置における重錘落下緩衝装置。
【請求項2】
  重錘を落下させ、該重錘による衝撃力を緩衝材を介して地盤に伝達して、この衝撃力に対する地盤からの反力と地盤の変位とに基づいて地盤の剛性を測定する装置において、 前記緩衝材として、ばね定数の異なる上下複数のコイル部分を有する複合コイルばねを用い、複合コイルばねは、地盤からの反力の立ち上がり当初の所定期間、前記複数のコイル部分のうちの最小のばね定数のコイル部分による緩衝作用が営まれ、その後他のコイル部分による緩衝作用を受けつつ地盤からの反力がピークに達するように構成されていることを特徴とする地盤の剛性測定装置における重錘落下緩衝装置。
【請求項3】
  前記複合コイルばねは、前記各コイル部分となるそれぞれ独立した複数のコイルばねを繋ぎ合わせて構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の地盤の剛性測定装置における重錘落下緩衝装置。
【請求項4】
  前記複合コイルばねは、不等ピッチコイルばねで構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の地盤の剛性測定装置における重錘落下緩衝装置。
Industrial division
  • (In Japanese)試験、検査
  • Earthwork
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Right is in force
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